pepo

  • елементи
  • абстрактно
  • Въведение
  • резултатът
  • Биопроби на полски сортове
  • Биологични тестове върху парникови сортове
  • Биотест без избор
  • Без парникови биологични тестове
  • дискусия

елементи

  • Естествени вариации на растенията
  • Размножаване на растенията

абстрактно

Раираният унгарски бръмбар (Acalymma vittatum (F.)) е разрушителен вредител на тиквените култури и управлението му може да бъде подобрено чрез устойчивостта на растенията гостоприемници, особено в системите за биологично земеделие. Въпреки че са наблюдавани различия в предпочитанията на ивичестите краставици за икономически важни видове, животновъдите и ентомолозите Cucurbita pepo L. нямат проста рамка за класифициране и използване на тези разлики. Това проучване използва най-новите филогенетични доказателства и биологични анализи, за да класифицира предпочитанието към броненосеца на унгарските краставици в рамките на C. pepo. Нашите резултати предполагат преференциални контрасти между два земеделски значими подвида: C. pepo subsp. texana и C. pepo subsp. пепо. Растения от C. pepo subsp. pepo са силно предпочитани от C. pepo subsp. Тексана растения. Тази структура на предпочитанията на бръмбарите при C. pepo ще позволи на производителите на растения и ентомолозите да фокусират по-добре усилията си в научните изследвания върху нежеланието на растенията гостоприемници да контролират ивичестите краставици.

Увреждането на растения от семейство Cucurbitaceae, причинено от ивичестия краставичен бръмбар, Acalymma vittatum (F.) (Coleoptera: Chrysomelidae), е добре проучено и икономически важно явление. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 Раирани бръмбари причиняват значителни щети на тиквените култури (тиква, тиква, диня, краставица и пъпеш) чрез билки от листа, цветя, плодове и корени, 4 и векториращи патогени на основни заболявания като бактериално увяхване (Erwinia tracheiphila) 9 и вирус на мозайка от скуош. 10 Тези бръмбари са засегнати от всички тиквени култури.

Относителното предпочитание към ивичестите краставици - и по този начин степента на икономическа вреда - варира в семейство Cucurbitaceae. 5, 6, 11 Тъй като ивичестите краставици могат да унищожат новозасадена реколта, са разработени някои стратегии за контрол. Например производителите, използващи конвенционални методи, имат достъп до ефективен химически контрол, особено системни неоникотиноидни инсектициди. 12 Използването на тези пестициди обаче е тествано поради потенциалното им въздействие върху здравето на опрашителите. 13, 14, 15 Културният контрол, като капани за гребане и подстригване, също се препоръчва за производителите, но не предлага пълен контрол и увеличава разходите, като труд, материал или загуба на производствени площи, върху капаните. 16 Един от начините за оптимизиране на контрола на тези бръмбари би бил да се изяснят механизмите, които водят до това, което движи предпочитаните раирани бръмбари от краставици, и да се използват тези вариации за предпочитане, за да се развие ефективен контрол върху растенията.

Основната биология, влияеща върху предпочитанията на тревопасните животни от семейство Cucurbitaceae, е широко проучена за различни видове тиквички и група специализирани диабротични бръмбари (Chrysomelidae: Galerucinae: Luperini), които включват райета краставици. Като цяло е установено, че курбитацините, горещи тетрациклични тритерпеноиди, са токсични за повечето тревопасни животни, но те доставят стимуланти на този щам бръмбари. 11, 17, 18 Въпреки това е доказано, че A. vittatum е най-малко чувствителен към курбитацините от тази група бръмбари. 18, 19 Въпреки че възрастните от A. vittatum избират да се хранят и ларвите постигат по-добри резултати, върху краставичните растения (Cucumis sativus) с функционално производство на кукурбитацин С 1, 20 не изискват кукурбитацин С за ключови физиологични процеси като производството на тяхната агрегация феромон, 21, 22 и реакцията на хранене, индуцирана от курбитацин С, силно зависят от тяхната история на живот. 23 Предпочитанието може да бъде повлияно и от химията или храненето на листата. 20, 24 В допълнение междувидовите разлики в летливите вещества също играят роля за привлекателността. 3, 25, 26, 27

Има системи, в които е възможно да се проверят хипотези за ролята на тези биохимични фактори, които контролират предпочитанията. Например, налични са изогенни линии, произвеждащи кукурбитацин С, и непродуктивни линии краставици. 28 Един от видовете, при които такива ресурси не съществуват, е икономически важният вид Cucurbita pepo .

C. pepo съдържа два земеделски важни и генетично разнообразни подвида на C. pepo subsp. pepo и C. pepo subsp. texana, 29, 30, което вероятно е възникнало от различни събития за опитомяване. 31, 32, 33 Тези подвидове включват редица различни пазарни класове скуош: C. pepo subsp. pepo включва пашкул, тиква, зеленчуци и тиквички, докато C. pepo subsp. Тексана включва стомах, пуйка, миди и тиква. 34 Тези пазарни класове се състоят от фенотипично разнообразен набор от култури, 35 тъй като някои се консумират като неузрели плодове (например тиквички), докато други се консумират като напълно узрели плодове (например стомашна тиква).

Важното е, че при този вид се наблюдава вариация в предпочитанията за приемане на райета от краставици. 5, 6, 11, 36 Обаче, единичен метаболитен предиктор за предпочитане на райета от краставици изглежда не е предпочитан при C. pepo. Вместо това, проучванията предполагат, че в C. pepo може да има безброй фактори, които допринасят за предпочитанието на краставиците с ивици, включително историята на живота на бръмбарите, 23 агрегиращи феромони, 21, 22 диети, 20, 24 и колебанията в нивата на курбитацин . 11.

Поради броя на сложните взаимоотношения, които предизвикват предпочитания, би било полезно да се разработи проста рамка за организиране на предпочитанията на раирани бръмбари в C. pepo. Създаването на рамка би могло да консолидира проучвания върху фактори, влияещи върху предпочитанията на бръмбарите и да им позволи да бъдат по-лесно интегрирани в решенията за развъждане на растения.

Следователно целта на това проучване е да структурира предпочитанията на A. vittatum в C. pepo. Широк спектър от култивирани сортове C. pepo, включително сортове от различни подвидове и пазарни класове, бяха тествани при тестове за подбор на парници и полета, за да се оцени предпочитанието на ивичестата краставица. В допълнение бяха проведени неселектирани проучвания на терен и в парникови газове за допълнително изясняване на предпочитанията на гостоприемника в C. pepo и за информиране на стратегии за използване на не-преференциални черти.

резултатът

Биопроби на полски сортове

Панелите за ранна реколта и смесена реколта бяха оценени в Organic Research Farm, за да се тества за предпочитание на A. vittatum в реалния свят и да се установи, че трансплантираният C. pepo subsp. texana страда от по-малка растителноядна естествена популация от ивичести краставици, отколкото растения от други подвидове, C. pepo subsp. pepo (Фигура 1). Щети в подгрупата C. pepo са наблюдавани в панела за ранна реколта. сортовете texana варират от 5% обезлистване на няколко директни и кръстосани сортове сортове, включително Success PM, до 10% обезлистяване с пряк сорт Lioness (Таблица 1). За разлика от тях, всеки C. pepo subsp. сортът pepo е имал по-висок среден процент на дефолиация от C. pepo subsp. texana, варираща от 20% в сорта тиквичка Partenon до 46% в сорта костен мозък Romulus. Имаше значителни разлики в обезлистването на листата между всички пазарни класове при различните подвидове, както и между подвидовете като цяло (P

Сравнението на младите съседни трансплантации в полето подчертава влиянието на предпочитанията на райета от краставици върху здравето на растенията. C. pepo subsp. а ) е силно предпочитан и е сериозно повреден като храна за бръмбари и бръмбари, докато непредпочитаните видове C. pepo subsp. сорт тексана "Успех PM" ( ° С ) е почти без билкови дефекти.

Изображение в пълен размер

Биологични тестове върху парникови сортове

За да се контролира промяната на полето, и двата панела бяха изложени на ивица от краставици, бръмбари, събрани на полето в затворена парникова среда. Бръмбарите са причинили значително по-големи щети на C. pepo subsp. сортове пепо, отразяващи резултатите от полево изпитание. В панела за ранна реколта разликата в обезлистването на подвида беше много значителна (P

Намаляване на обезлисването на листата на сушата без избор. Среден брой растения със значително (⩾ 10% обезлистване на листа) на полеви парцели без селекция. Разликата между сортовете в увреждането на листата е значителна (Р 34 и е в съответствие с докладите за геномна диференциация на тези подвидове. 29, 30 Като цяло открихме в различни биоанализи, че сортовете C. pepo subsp. Pepo са по-повредени от ивичестите краставици и на C. pepo subsp. сортове тексаси са по-малко повредени, когато са представени в експерименти за селекция (Фигура 1) или селекция (Фигура 2). Във всички тези резултати подвидът е силно ангажиран като решаващ фактор за предпочитанието на A. vittatum в C. pepo .

Въпреки това, метаболитните процеси на растенията, които благоприятстват бръмбарите в C. pepo, не са добре характеризирани. По принцип в семейство Cucurbitaceae кукурбитацините са класически описани като ключови биомолекули, които диктуват поведението на тревопасните животни. Обикновените растения са склонни да бъдат бедни на богати на курбацин растения; Например, двойни акари (Tetranuchys urticae Koch.) Страдали от по-висока смъртност 28 и имали по-ниска плодовитост 42 при хранене с гореща краставица. Обратно, през дълга обща еволюционна история, специални тревопасни Cucurbitaceae, като A. vittatum и близките му роднини в щама Luperini (като петнист бръмбар, Diabrotica undecimpunctata howardi), са се приспособили да понасят кукурбитацини и в някои случаи установяват, че фуражни стимуланти. 17, 18, 43 Няма обаче убедителни доказателства, които да предполагат, че различията в предпочитанията на A. vittatum между подвидовете в C. pepo могат да се отдадат на един качествен фактор при различното присъствие на карбитацини.

Кукурбитацини B, D и E са открити в C. pepo, 11, 19, 20, 24, 44, 45, но са в изключително ниски концентрации в сравнение с дивите и култивирани видове, за които е известно, че привличат A. vittatum., Като няколко сорта използвани за отглеждане на капани. 11, 19, 46 Въпреки че в C. pepo са открити курбитацини, повечето от малкото точни измервания са направени в коренна тъкан 20 и котиледонна тъкан 11, 24, а не в листна тъкан. Установено е, че кокурбитацините в листата достигат максимум 5 до 10 μg g-1 в прясна тъкан при предпочитания вид C. pepo subsp. сорт пепо тиквички, черен, 44, което е под отчетеното ниво на откриване чрез подаване на 20 μg g - 1 curbitacins в прясна тъкан на диабротични бръмбари. 19 В допълнение, съдържанието на курбитацин в листата на растенията C. pepo е слабо свързано с котиледоновите курбитацини и се смята, че се регулира по различен генетичен път. Генетичната основа за производството на курбитацин в C. pepo също обикновено не е добре характеризирана. За разлика от производството на кукурбитацин С в C. sativus, производството на кукурбитацин в C. pepo не се контролира от един ген. 24, 47

Въпреки че курбитацините със сигурност са най-изследваният специализиран защитен метаболит от тиквени култури, има доказателства, че други класове нелетливи и летливи биомолекули могат да обяснят разликите в предпочитанията на тревопасните животни между подвидовете. Съобщени са разлики в нелетливите хранителни вещества, като котиледоновата захар, 24 и кореновия азот, 20. Доказано е също, че контрастите на летливите цветя 25, 26, 27 и летливите растения 3 без цветя предизвикват различно предпочитание на бръмбарите. Възможно е да има и други, все още неизвестни фактори, които контролират екстремната разлика в предпочитанията, тъй като тези два подвида на C. pepo са генетично различни, 29, 30 и е вероятно да са възникнали при различни събития на опитомяване. 31, 32, 33 Въпреки че бъдещата работа трябва да изследва широк спектър от биохимикали, включително хранителни вещества, видове курбитацин и общи нива и летливи вещества - и взаимодействия - които могат да доведат до предпочитание на A. vittatum, важно е да се признае, че това предпочитание вероятно чрез цялостен набор от фактори в динамична и екологично чувствителна биохимична система.

Въпреки че ще бъдат положени усилия за постигане на по-пълно разбиране на биохимичната и генетичната рамка, лежаща в основата на предпочитанието, това познание за предпочитанието на A. vittatum, структурирано от подвида C. pepo, ще бъде незабавно приложимо при вземането на решения за отглеждане и отглеждане на растения. Стратегиите за улавяне вече използват силно предпочитаната тиква, за да издърпат бръмбарите от пазарната реколта. 49, 50, 51, 52 Извличане на отглеждане в капан, система за контрол на издърпване, 53 е предложена за борба с A. vittatum в C. pepo, 27, където неподходящ сорт е съчетан с силно предпочитана култура. Нашите резултати идентифицират C. pepo subsp. посевите от тексана като предпочитано засаждане на „тласък“ и повдигна въпроса дали фактор „изтласкване“ на предпочитания сорт може да бъде достатъчно силен, за да бъде ефективна форма на контрол на вредителите. По-конкретно, как би реагирал A. vittatum, ако във фермата няма източник на храна (като монокултурата "Success PM")? Ако нямаше "предпочитан" източник на храна, бръмбарите пак биха причинили минимални щети на "непредпочитания" източник на храна.?

Нашите резултати както от полеви, така и от парникови експерименти предполагат, че въпреки че не-предпочитанието не е равностойно на устойчивост като такова, то използва нюанси в методите за подхранване на раирани краставици, в резултат на което предпочитаният сорт има значително по-малко щети, дори ако предпочитаният сорт не е на разположение на местно ниво. Освен това в оранжерията се наблюдават концентрирани щети само върху няколко растения от непредпочитания сорт, което повдига въпроса за ролята на устойчивостта на растението гостоприемник в предпочитание. Този резултат, когато нежеланието на A. vittatum се проявява както в присъствието, така и в отсъствието на предпочитания генотип, се потвърждава и от по-нататъшен експериментален подбор на A. vittatum в краставиците (Cucumis sativus). 1

Въпреки че тези селекционни тестове не са използвали само два от многото налични сортове, използвайки структурна рамка за организиране на предпочитанията на подвидовете A. vittatum в рамките на C. pepo, безброй други сортове могат да бъдат строго тествани както за селекция, така и за настройки за отпечатване. Като цяло неизбираемата част от това проучване даде нова представа за предпочитанията на раирания унгарски бръмбар и полевата ефективност и предостави информация за размножаването на сортовете C. pepo, като предостави доказателства за ползата от въвеждането на непредпочитания между подвидови бариери .,

Това проучване беше първото, което разгледа подвидовете като движеща сила зад предпочитанията на бръмбарите в рамките на C. pepo и даде ясна дефиниция, за предпочитане между двата основни търговски подвида - C. pepo subsp. pepo и C. pepo subsp. тексана - с C. pepo subsp. тексана е по-силна само от предпочитаното вещество и сред предпочитаните видове C. pepo subsp. сортове пепо. Базирайки тази работа на биологичен контекст, този контраст осигурява достъпна структурна рамка за разбиране на вариациите, предпочитани в C. pepo, и нейното използване в селскостопанската среда е открито. Тази структура незабавно позволява на животновъдите и ентомолозите да разширят възможностите за контрол на вредителите и също така подпомага бъдещата работа за разбиране на биохимичната и генетичната основа на предпочитанията на A. vittatum. .